温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量,而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。
一、华氏温标
华氏温标(ºF)规定:在标准大气压下,冰的熔点为32度,水的沸点为212度,中间划分180等分,每第分为报氏1度,符号为ºF。
二、摄氏温度
摄氏温度(℃)规定:在标准大气压下,冰的熔点为0度,水的沸点为100度,中间划分100等分,每第分为报氏1度,符号为℃。
摄氏温度值t和华低温度值tF有如下关系:
三、热力学温标
热力学温标又称开尔文温标,或称**温标,它规定分子运动停止时的温度为**零度,记符号为K。
四、国际实用温标
国际实用温标是一个国际协议性温标,它与热力学温标相接近,而且复现精度高,使用方便。目前国际通用的温标是1975年第15届国际权度大会通过的《1968年国际实用温标—1975年修订版》,记为:IPTS—68(Rev—75)。但由于IPTS—68温示存在一定的不足,国际计量委员会在18届国际计量大会第七号决议授权予1989年会议通过了1990年国际温标ITS—90,ITS—90温标替代IPTS—68。我国自1994年1月1日起**实施ITS—90国际温标。
1990年国际温标(ITS—90)简介如下。
1、温度单位
热力学温度(符号为T)是基本功手物理量,它的单位为开尔文(符号为K),定义为水三相点的热力学温度的1/273.16。由于以前的温标定义中,使用了与273.15K(冰点)的差值来表示温度,因此现在仍保留这各方法。用这种方法表示的热力学温度称为摄氏温度,答号为t,定义为:
式中:t/℃--分子为摄氏温度,分母为摄氏温度的单位;T/K—分子为开尔文温度,分母为开尔文温度的单位。
根据定义,摄氏度的大小等于开尔文,温差亦可以用摄氏度或开尔文来表示。
国际温标ITS—90同时定义国际开尔文温度(符号为T90)和国际摄氏温度(符号为t90)。T90和t90之间的关系与T和t一样,即:
它们的单位及符号热力学温度T和摄氏温度t一样。
2、国际温标ITS—90的通则
ITS—90由0.65K向上到普朗克辐射定律使用单色辐射实际可测量的*高温度。ITS—90是这样制订的,即在全量程中,任何温度的T90值非常接近于温标采纳时T的*佳估计值,与直接测量热力学温度相比,T90的测量要方便得多,而且更为精密,并具有很高的复现性。
3、ITS—90的定义
温区为0.65K到5.00K之间, T90由3He和4He的蒸气压与温度的关系式来定义。
**温区为3.0K到氖三相点(24.5661K)之间T90是用氦气体温度计来定义,
**温区为平衡氢三相点(13.8033K)到银的凝固点(961.78℃)之间,T90是由铂电阻温度计来定义.它使用一组规定的定义固定点及利用规定的内插法来分度,
银凝固点(961.78℃)以上的温区,T90是按普朗克辐射定律来定义的,复现仪器为光学高温计,
ITS—90的定义固定点共17个,列于表
表 ITS—90定义固定点
序号 |
国际实用温标规定值 |
物质 |
状态 |
T90/K |
t90/℃ |
1 |
3~5 |
-270.15~-268.15 |
He |
蒸气压点(V) |
2 |
13.8033 |
-259.3467 |
e-H2 |
三相点(T) |
3 |
~17 |
~-256.15 |
e-H2 或(He) |
蒸气压点(V)(或气体温度计)(G) |
4 |
~20.3 |
~-252.85 |
e-H2 或(He) |
蒸气压点(V)(或气体温度计)(G) |
5 |
24.5561 |
~248.5939 |
Ne |
三相点(T) |
6 |
54.3584 |
~-218.7916 |
O2 |
三相点(T) |
7 |
83.8058 |
-189.3442 |
Ar |
三相点(T) |
8 |
234.3158 |
-38.8344 |
Hg |
三相点(T) |
9 |
273.16 |
0.01 |
H2O |
三相点(T) |
10 |
302.9146 |
29.7646 |
Ga |
熔点(M) |
11 |
429.7485 |
156.5985 |
In |
凝固定(F) |
12 |
505.078 |
231.928 |
Sn |
凝固定(F) |
13 |
692.677 |
419.527 |
Zn |
凝固定(F) |
14 |
933.473 |
660.323 |
Al |
凝固定(F) |
15 |
1234.93 |
961.78 |
Ag |
凝固定(F) |
16 |
1337.33 |
1064.18 |
Au |
凝固定(F) |
17 |
1357.77 |
1084.62 |
Cu |
凝固定(F) |
注:1、除3He外,其他物质均为自然同位素成分, e-H2为正、促分子态处于平衡浓度的氢。
2、对于这些不同状态的定义,以及关复现这些不同状态的建议,可参“ITS—90补充资料”。
表中各符号的含义为:V—蒸气压点;T—三相点,在此温度下,固、液和蒸气相呈平衡;C—气体温度计;M、F—熔点和凝固点,在101325Pa压力下,固、液相的平衡温度。
(上海群特公司整理)